KR102433461B1 - Electrode with two layer coating, method of use, and preparation thereof - Google Patents

Electrode with two layer coating, method of use, and preparation thereof Download PDF

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Abstract

2개 층 코팅 전극을 제조하고 사용하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 2개 층 코팅 전극은 기판, 제1 코팅층 및 제2 코팅층을 포함할 수 있다. 제1 코팅층은 산화이리듐과 산화주석의 혼합물을 포함할 수 있고, 제2 코팅층은 산화이리듐과 산화탄탈룸의 혼합물을 포함할 수 있다. 전극은 예를 들어 전해조에서 사용될 수 있다.Systems and methods for making and using a two layer coated electrode are provided. The two layer coated electrode may include a substrate, a first coating layer and a second coating layer. The first coating layer may include a mixture of iridium oxide and tin oxide, and the second coating layer may include a mixture of iridium oxide and tantalum oxide. The electrode can be used, for example, in an electrolyzer.

Description

2층 코팅을 가지는 전극, 이의 사용 및 제조 방법{ELECTRODE WITH TWO LAYER COATING, METHOD OF USE, AND PREPARATION THEREOF}Electrode having a two-layer coating, its use and manufacturing method

관련 출원에 대한 상호 참조CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

본 출원은 35 U.S.C. § 119(e) 하에 발명의 명칭이 "Two Layer Electrode with Improved Durability"인 2014년 10월 21일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/066,431호(이의 전체 개시내용은 모든 목적을 위해 그 전문이 참고로 본 명세서에 포함됨)에 대한 우선권을 주장한다.This application is filed under 35 U.S.C. U.S. Provisional Patent Application No. 62/066,431, filed October 21, 2014, entitled "Two Layer Electrode with Improved Durability," under § 119(e), the entire disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety for all purposes. incorporated herein by reference).

기술분야technical field

양상들은 일반적으로 전극 코팅 및, 더욱 특히, 2층의 전극 코팅, 이의 제조 방법, 및 용도에 관한 것이다.Aspects relate generally to electrode coatings and, more particularly, to two-layer electrode coatings, methods of making the same, and uses.

몇몇 실시형태에서, 전극이 제공된다. 전극은 전기 전도성 기판, 산화이리듐과 산화주석의 혼합물을 포함하는, 전기 전도성 기판의 표면의 적어도 일부를 커버하는 제1 코팅, 및 산화이리듐과 산화탄탈룸의 혼합물을 포함하는, 제1 코팅의 적어도 일부를 커버하는 제2 코팅을 포함한다.In some embodiments, an electrode is provided. The electrode comprises an electrically conductive substrate, a first coating covering at least a portion of a surface of the electrically conductive substrate comprising a mixture of iridium oxide and tin oxide, and at least a portion of the first coating comprising a mixture of iridium oxide and tantalum oxide a second coating covering the

몇몇 양상에서, 전기 전도성 기판은 밸브 금속을 포함한다. 몇몇 양상에서, 밸브 금속은 티탄, 지르코늄, 니오븀 및 탄탈륨으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 몇몇 양상에서, 밸브 금속은 티탄이다.In some aspects, the electrically conductive substrate comprises a valve metal. In some aspects, the valve metal is selected from the group consisting of titanium, zirconium, niobium and tantalum. In some aspects, the valve metal is titanium.

몇몇 양상에서, 제1 코팅은 약 30중량% 내지 약 85중량%의 산화이리듐을 포함한다. 몇몇 양상에서, 제1 코팅은 약 45중량% 내지 약 65중량%의 산화이리듐을 포함한다. 몇몇 양상에서, 제2 코팅은 약 40중량% 내지 약 75중량%의 산화이리듐을 포함한다.In some aspects, the first coating comprises from about 30% to about 85% by weight iridium oxide. In some aspects, the first coating comprises from about 45% to about 65% by weight iridium oxide. In some aspects, the second coating comprises from about 40% to about 75% by weight iridium oxide.

몇몇 양상에서, 제2 코팅은 약 40중량% 내지 약 75중량%의 산화이리듐을 포함한다. 몇몇 양상에서, 제2 코팅은 약 65중량%의 산화이리듐을 포함한다.In some aspects, the second coating comprises from about 40% to about 75% by weight iridium oxide. In some aspects, the second coating comprises about 65 weight percent iridium oxide.

몇몇 양상에서, 제1 코팅에서의 산화이리듐 대 제2 코팅에서의 산화이리듐의 몰비는 1:2, 1:1 및 2:1로 이루어진 군으로부터 선택된다. 몇몇 양상에서, 제1 코팅에서의 산화이리듐 대 제2 코팅에서의 산화이리듐의 몰비는 1:1이다. 몇몇 양상에서, 전극은 제2 코팅의 조성물로 이루어진 단일 층 코팅을 포함하는 전극보다 약 175% 긴 기준화 수명(normalized life)을 제공한다. 몇몇 양상에서, 전극은 제1 코팅의 조성물로 이루어진 단일 층 코팅을 포함하는 전극보다 약 110% 더 긴 기준화 수명을 제공한다.In some aspects, the molar ratio of iridium oxide in the first coating to iridium oxide in the second coating is selected from the group consisting of 1:2, 1:1, and 2:1. In some aspects, the molar ratio of iridium oxide in the first coating to iridium oxide in the second coating is 1:1. In some aspects, the electrode provides a normalized life that is about 175% longer than an electrode comprising a single layer coating of the composition of the second coating. In some aspects, the electrode provides a referenced lifetime that is about 110% longer than an electrode comprising a single layer coating comprised of the composition of the first coating.

몇몇 양상에서, 전극은 애노드이다.In some aspects, the electrode is an anode.

몇몇 실시형태에서, 전극을 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 산화이리듐 및 산화주석을 포함하는 제1 코팅층을 전기 전도성 기판의 표면의 적어도 일부에 도포하는 단계; 및 산화이리듐 및 산화탄탈룸을 포함하는 제2 코팅층을 제1 코팅층의 적어도 일부에 도포하는 단계를 포함한다.In some embodiments, a method of manufacturing an electrode is provided. The method includes applying a first coating layer comprising iridium oxide and tin oxide to at least a portion of the surface of the electrically conductive substrate; and applying a second coating layer including iridium oxide and tantalum oxide to at least a portion of the first coating layer.

몇몇 양상에서, 상기 방법은, 제1 코팅층을 도포하기 전에, 오염물질을 제거하고 표면을 현상시키도록 전기 전도성 기판을 준비시키는 단계를 추가로 포함한다.In some aspects, the method further includes preparing the electrically conductive substrate to remove contaminants and develop the surface prior to applying the first coating layer.

몇몇 양상에서, 상기 방법은, 제1 코팅층을 도포한 후, 제1 코팅층을 건조시키는 단계를 추가로 포함한다.In some aspects, the method further comprises drying the first coating layer after applying the first coating layer.

몇몇 양상에서, 상기 방법은, 제2 코팅층을 도포한 후, 제2 코팅층을 건조시키는 단계를 추가로 포함한다.In some aspects, the method further comprises drying the second coating layer after applying the second coating layer.

몇몇 양상에서, 제1 코팅에서의 산화이리듐 대 제2 코팅에서의 산화이리듐의 몰비는 약 1:2 내지 2:1이다.In some aspects, the molar ratio of iridium oxide in the first coating to iridium oxide in the second coating is between about 1:2 and 2:1.

몇몇 실시형태에서, 전기화학 장치를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 전기 전도성 기판, 산화이리듐과 산화주석의 혼합물을 포함하는, 전기 전도성 기판의 표면의 적어도 일부를 커버하는 제1 코팅, 및 산화이리듐과 산화탄탈룸의 혼합물을 포함하는, 제1 코팅의 적어도 일부를 커버하는 제2 코팅을 포함하는, 전극을 제조하는 단계, 및 전극을 전해조에 설치하는 단계를 포함한다.In some embodiments, a method of manufacturing an electrochemical device is provided. The method comprises at least an electrically conductive substrate, a first coating covering at least a portion of the surface of the electrically conductive substrate comprising a mixture of iridium oxide and tin oxide, and a first coating comprising a mixture of iridium oxide and tantalum oxide. manufacturing an electrode comprising a second coating covering the portion, and installing the electrode in an electrolyzer.

몇몇 실시형태에서, 전해조를 포함하는 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 전기 전도성 기판, 산화이리듐과 산화주석의 혼합물을 포함하는, 전기 전도성 기판의 표면의 적어도 일부를 커버하는 제1 코팅, 및 산화이리듐과 산화탄탈룸의 혼합물을 포함하는, 제1 코팅의 적어도 일부를 커버하는 제2 코팅, 및 전극에 전류를 공급하기 위한 전력원을 포함한다.In some embodiments, a system comprising an electrolyzer is provided. The system comprises at least an electrically conductive substrate, a first coating covering at least a portion of a surface of the electrically conductive substrate comprising a mixture of iridium oxide and tin oxide, and a first coating comprising a mixture of iridium oxide and tantalum oxide. a second coating covering the portion, and a power source for supplying an electric current to the electrode.

몇몇 양상에서, 전극은 전해질 중에 액침된다.In some aspects, the electrode is immersed in the electrolyte.

적어도 하나의 실시형태의 다양한 양상은 수반된 도면을 참조하여 하기 기재되어 있고, 이 도면은 비율 조정되어 그려지도록 의도되지 않는다. 도면은 다양한 양상 및 실시형태의 예시 및 추가의 이해를 제공하도록 포함되고, 본 명세서에 포함되고 이의 일부를 구성하지만, 본 개시내용의 제한의 한정으로 의도되지 않는다. 도면, 상세한 설명 또는 임의의 청구항에서의 기술적 특징에 참조 부호가 뒤따르는 경우, 그 참조 부호는 도면 및 설명의 이해도를 증가시킬 유일한 목적을 위해 포함된다. 도면에서, 다양한 도면에 예시된 각각의 동일한 또는 거의 동일한 요소는 동일한 숫자로 표시된다. 명확을 기하기 위하여, 모든 요소가 모든 도면에 표시될 수 있는 것은 아니다. 도면에서,
도 1A는 본 개시내용의 일 실시형태에 따른 전극의 측면도;
도 1B는 본 개시내용의 일 실시형태에 따른 전극의 투시도;
도 2는 본 개시내용의 일 실시형태에 따른 전기화학 장치의 개략도; 및
도 3은 전극 코팅의 시험 기간 동안 일에 대한 전지 전압의 도면.
Various aspects of at least one embodiment are described below with reference to the accompanying drawings, which are not intended to be drawn to scale. The drawings are included to provide illustration and a further understanding of various aspects and embodiments, and are incorporated in and constitute a part of this specification, but are not intended to be limiting of the present disclosure. Where a reference sign follows a technical feature in a drawing, the detailed description, or any claim, that reference sign is incorporated for the sole purpose of increasing the understanding of the drawing and description. In the drawings, each identical or nearly identical element illustrated in the various drawings is denoted by the same number. In the interest of clarity, not all elements may be represented in all drawings. In the drawing,
1A is a side view of an electrode according to one embodiment of the present disclosure;
1B is a perspective view of an electrode according to one embodiment of the present disclosure;
2 is a schematic diagram of an electrochemical device according to an embodiment of the present disclosure; and
3 is a plot of cell voltage versus days during testing of electrode coatings.

전극은 전류가 전해조 또는 다른 매체를 통해 들어가거나 나가는 고체 전기 전도체이다. 전극은 전기 전도체를 요하는 임의의 전기화학 공정에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 전극은 전기 아연도금, 전기도금, 전기 주석도금, 전주, 전해 채취(예를 들어, 금속, 예컨대 구리, 니켈 및 아연의 전해 채취), 및 다른 전기화학 공정에서 사용될 수 있다. 전극은 임의의 할로겐 방출 공정, 예컨대 차아염소산염, 염소산염 및 클로르 알칼리 생성, 또는 클로르 유기 합성에서 사용될 수 있다. 전극은 전해질 염소화 시스템 및 공정에서 또한 사용될 수 있다. 전해질 염소화 시스템 및 공정은 염수 용액의 전기분해를 통해 차아염소산나트륨을 생성할 수 있다. 예를 들어, 에보쿠아 워터 테크놀로지스(Evoqua Water Technologies)(펜실베니아주 워렌데일)로부터 구입 가능한 OSEC(등록상표) B 시리즈 현장 전해질 염소화 시스템(on-site electrolytic chlorination system)은 요구 시 및 현장에서 염수 용액의 전기분해를 통해 차아염소산나트륨을 생성한다.An electrode is a solid electrical conductor through which an electric current enters or exits through an electrolyzer or other medium. The electrode can be used in any electrochemical process that requires an electrical conductor. For example, electrodes can be used in electrogalvanizing, electroplating, electrotinplating, electroplating, electrowinning (eg, electrowinning of metals such as copper, nickel, and zinc), and other electrochemical processes. The electrode can be used in any halogen emission process, such as hypochlorite, chlorate and chlor alkali production, or chlor organic synthesis. Electrodes can also be used in electrolytic chlorination systems and processes. Electrolytic chlorination systems and processes can produce sodium hypochlorite through electrolysis of brine solutions. For example, the OSEC® B series on-site electrolytic chlorination system, available from Evoqua Water Technologies (Warrendale, PA), provides on-demand and on-site electrolytic chlorination systems. Sodium hypochlorite is produced through electrolysis.

전극은 전해조에서 사용될 수 있다. 전해조는 비자발적인 반응을 나타내는 양의 자유 에너지를 극복하고, 원하는 방향에서의 화학 반응을 강제하도록 사용될 수 있는 전기화학 전지이다. 전해조는 전기 에너지를 화학 에너지로 변환하거나 화학 반응을 통해 화학 생성물을 생성한다.The electrode can be used in an electrolyzer. An electrolytic cell is an electrochemical cell that can be used to force a chemical reaction in a desired direction, overcoming the positive free energy exhibiting an involuntary reaction. Electrolyzers convert electrical energy into chemical energy or produce chemical products through chemical reactions.

전해조에서의 전극은 전지를 통한 전류의 방향에 따라 애노드 또는 캐소드 중 어느 하나로 칭해질 수 있다. 애노드는 전자가 전지를 떠나고 전지 내의 이온의 산화가 발생하는 전극이고, 캐소드는 전자가 전지로 들어가고 전지 내의 이온의 환원이 발생하는 전극이다. 이 조건 하에, 전지를 통한 전류의 방향은 애노드로부터 캐소드로이다. 각각의 전극은 공정 및 전지를 통한 전류의 방향에 따라 애노드 또는 캐소드 중 어느 하나가 될 수 있다.An electrode in an electrolyzer may be referred to as either an anode or a cathode depending on the direction of current through the cell. The anode is the electrode where electrons leave the cell and oxidation of ions within the cell occurs, and the cathode is the electrode where electrons enter the cell and reduction of ions within the cell occurs. Under these conditions, the direction of current through the cell is from the anode to the cathode. Each electrode can be either an anode or a cathode depending on the process and the direction of current through the cell.

전해조 및 이의 전극의 설계는 하나 이상의 인자에 따라 달라질 수 있다. 하나 이상의 인자는 예를 들어 구성 및 조작 비용, 원하는 생성물, 전기, 화학 및 수송 특성, 전극 재료, 형상 및 표면 특성, 시스템의 pH(예를 들어, 전해질 pH), 및 시스템의 온도(예를 들어, 전해질 온도), 경쟁하는 원치 않는 반응, 및 원치 않는 부산물을 포함할 수 있다.The design of the electrolyzer and its electrodes may depend on one or more factors. One or more factors are, for example, construction and operating costs, desired product, electrical, chemical and transport properties, electrode material, shape and surface properties, pH of the system (eg, electrolyte pH), and temperature of the system (eg, , electrolyte temperature), competing unwanted reactions, and unwanted by-products.

전기화학 공정에 따라, 공정의 하나 이상의 특성, 예를 들어 전해조에서의 전류 밀도, 시스템의 pH(예를 들어, 전해질 pH), 또는 시스템의 온도(예를 들어, 전해질 온도)는 시스템 및 공정의 유효성, 예를 들어 전극의 내용 연수에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 높은 전류 밀도, 낮은 pH 또는 높은 온도 중 하나 이상에 대한 노출은 전극의 내용 연수를 낮출 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 높은 전류 밀도, 낮은 pH 또는 높은 온도 중 하나 이상에 대한 노출은 전극의 부동화를 발생시킬 수 있다.Depending on the electrochemical process, one or more properties of the process, such as the current density in the electrolyzer, the pH of the system (e.g., electrolyte pH), or the temperature of the system (e.g., the electrolyte temperature), of the system and process Effectiveness, for example, the service life of the electrode may be affected. For example, exposure to one or more of high current density, low pH, or high temperature can lower the useful life of the electrode. In some embodiments, exposure to one or more of high current density, low pH, or high temperature can cause passivation of the electrode.

부동화는 용해하지 않은 필름의 형성에 의해 발생한 분해 반응의 저해이다. 분해 반응은 용매의 원래 상태가 용질이 되는 공정이다. 애노드 및/또는 캐소드 부동화는 생산능력 소실, 동력비의 증가 및 애노드 및/또는 캐소드 품질의 감소 중 하나 이상을 발생시킬 수 있다. 티탄이 기판으로서 사용될 때, 애노드 부동화는 코팅 및 기판에서의 절연 이산화티탄 층의 성장이고, 이것은 애노드에서의 전위를 증가시키고, 애노드의 탈활성화를 발생시킨다. 몇몇 실시형태에서, 높은 전류 밀도, 낮은 pH 또는 높은 온도 중 하나 이상에 대한 노출은 전극의 마모를 발생시킬 수 있다. 전극의 마모 또는 "전극 마모"는 전극으로부터의 물질의 제거이다. 몇몇 실시형태에서, 높은 전류 밀도, 낮은 pH 또는 높은 온도 중 하나 이상에 대한 노출은 부동화 및 전극의 마모 둘 다를 발생시킬 수 있다.Passivation is the inhibition of the decomposition reaction caused by the formation of an undissolved film. A decomposition reaction is a process in which the original state of a solvent becomes a solute. Anode and/or cathode passivation may result in one or more of a loss of capacity, an increase in power costs, and a decrease in anode and/or cathode quality. When titanium is used as the substrate, anode passivation is the coating and growth of an insulating titanium dioxide layer on the substrate, which increases the potential at the anode and causes deactivation of the anode. In some embodiments, exposure to one or more of high current density, low pH, or high temperature can cause wear of the electrode. Abrasion of an electrode or “electrode wear” is the removal of material from an electrode. In some embodiments, exposure to one or more of high current density, low pH, or high temperature can cause both passivation and wear of the electrode.

상기 개지된 바대로, 전해조는 전해질을 포함할 수 있다. 전해질은 극성 용매, 예컨대 물 중에 용해될 때 전기 전도 용액을 생성하는 물질이다. 용액은 전기적으로 중성이다. 용해된 전해질은 용질에 걸쳐 균일하게 분산된 양이온 및 음이온으로 분리된다. 전기 전위 또는 전압이 전해질 용액에 인가될 때, 양이온은 전자가 풍부한 전극으로 끌리고, 음이온은 전자가 부족한 전극으로 끌린다. 용액 내의 반대 방향의 음이온 및 양이온의 이동은 전류에 이른다. 전해질은 용질의 해리에 따라 강 또는 약으로 칭해질 수 있다. 용질의 높은 비율, 예를 들어 50% 초과가 해리하여 유리 이온을 형성하는 경우, 전해질은 강하다. 용질의 높은 비율, 예를 들어 50% 미만이 해리하지 않는 경우, 전해질은 약하다. 몇몇 실시형태에서, 전해질은 HCl에 의해 산성화된 NaCl일 수 있다. 다른 실시형태에서, 전해질은 백금 염일 수 있다.As noted above, the electrolyzer may include an electrolyte. An electrolyte is a substance that produces an electrically conductive solution when dissolved in a polar solvent, such as water. The solution is electrically neutral. The dissolved electrolyte separates into positive and negative ions uniformly dispersed throughout the solute. When an electrical potential or voltage is applied to the electrolyte solution, positive ions are attracted to the electron-rich electrode and negative ions are attracted to the electron-poor electrode. The movement of anions and cations in opposite directions in solution leads to an electric current. Electrolytes can be called strong or weak depending on the dissociation of the solute. An electrolyte is strong when a high proportion of the solute, for example greater than 50%, dissociates to form free ions. If a high proportion of the solute, for example less than 50%, does not dissociate, the electrolyte is weak. In some embodiments, the electrolyte may be NaCl acidified with HCl. In another embodiment, the electrolyte may be a platinum salt.

몇몇 실시형태에서, 전극은 낮은 pH를 가지는 전해질에 노출될 수 있다. 낮은 pH를 가지는 전해질은 산성 pH, 예를 들어 7 미만의 pH를 가지는 전해질을 의미할 수 있다. 예를 들어, 전해질은 강산 전해질일 수 있다. 몇몇 양상에서, 강산 전해질은 황산일 수 있다.In some embodiments, the electrode may be exposed to an electrolyte having a low pH. An electrolyte having a low pH may mean an electrolyte having an acidic pH, for example, a pH of less than 7. For example, the electrolyte may be a strong acid electrolyte. In some aspects, the strong acid electrolyte may be sulfuric acid.

몇몇 실시형태에서, 낮은 pH는 약 3 미만의 pH를 가지는 전해질을 의미할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 낮은 pH는 약 2 미만의 pH를 가지는 전해질을 의미할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 낮은 pH는 약 1 미만의 pH를 가지는 전해질을 의미할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 낮은 pH는 약 0.8 미만의 pH를 의미할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 낮은 pH는 약 0.6 미만의 pH를 의미할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 낮은 pH는 약 0.4 미만의 pH를 의미할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 낮은 pH는 약 0.2 미만의 pH를 의미할 수 있다.In some embodiments, a low pH may refer to an electrolyte having a pH of less than about 3. In some embodiments, low pH may refer to an electrolyte having a pH of less than about 2. In some embodiments, a low pH may refer to an electrolyte having a pH of less than about 1. In some embodiments, a low pH may mean a pH of less than about 0.8. In some embodiments, a low pH may mean a pH of less than about 0.6. In some embodiments, a low pH may mean a pH of less than about 0.4. In some embodiments, a low pH may mean a pH of less than about 0.2.

몇몇 실시형태에서, 전극은 높은 온도를 가지는 전해질에 노출될 수 있다. 높은 온도는 전극의 전지 전압이 원치않게 감소하는 온도일 수 있다. 높은 온도는 약 50℃ 초과의 온도일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 높은 온도는 약 55℃ 초과이다. 몇몇 실시형태에서, 높은 온도는 약 60℃ 초과이다. 몇몇 실시형태에서, 높은 온도는 약 65℃ 초과이다. 몇몇 실시형태에서, 높은 온도는 약 70℃ 초과이다.In some embodiments, the electrode may be exposed to an electrolyte having a high temperature. The high temperature may be a temperature at which the cell voltage of the electrode decreases undesirably. The high temperature may be a temperature greater than about 50°C. In some embodiments, the high temperature is greater than about 55°C. In some embodiments, the high temperature is greater than about 60°C. In some embodiments, the high temperature is greater than about 65°C. In some embodiments, the high temperature is greater than about 70°C.

몇몇 실시형태에서, 전극은 높은 전류 밀도에 노출될 수 있다. 전류 밀도는 전류의 밀도의 측정치이다. 이것은 규모가 횡단면당 전류인 벡터로 정의되고, 예를 들어 제곱 미터당 암페어(A/㎡) 단위로 측정될 수 있다. 높은 전류 밀도는 원치 않는 결과를 가질 수 있다. 예를 들어, 높은 전류 밀도는 코팅, 전극, 전해조 및 전기화학 장치 중 하나 이상에 대한 원치 않는 결과를 가질 수 있다. 전극은 한정된 양의 저항을 가져서, 이것이 전력을 열의 형태로 발산시키게 한다. 전류 밀도는 부동화 또는 마모로부터 전극을 보호하기에 충분히 낮게 유지되어야 한다.In some embodiments, the electrodes may be exposed to high current densities. Current density is a measure of the density of current. It is defined as a vector whose magnitude is the current per cross section, and can be measured, for example, in amperes per square meter (A/m 2 ). High current densities can have undesirable consequences. For example, high current densities can have undesirable consequences for one or more of coatings, electrodes, electrolysers, and electrochemical devices. The electrode has a finite amount of resistance, which causes it to dissipate power in the form of heat. The current density must be kept low enough to protect the electrode from passivation or wear.

몇몇 실시형태에서, 높은 전류 밀도는 부동화 및 전극의 마모 중 적어도 하나를 발생시키는 전류 밀도이다. 몇몇 실시형태에서, 높은 전류 밀도는 약 0.5kA/㎡ 초과일 수 있다. 예를 들어, 높은 전류 밀도는 약 1.0kA/㎡ 초과일 수 있다. 높은 전류 밀도는 약 1.5kA/㎡ 초과일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 높은 전류 밀도는 약 2.0kA/㎡ 초과일 수 있다. 예를 들어, 높은 전류 밀도는 약 2.5kA/㎡ 초과일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 높은 전류 밀도는 약 3.0kA/㎡ 초과일 수 있다. 예를 들어, 높은 전류 밀도는 약 3.5kA/㎡ 초과일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 높은 전류 밀도는 약 4.0kA/㎡ 초과일 수 있다. 예를 들어, 높은 전류 밀도는 약 4.5kA/㎡ 초과일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 높은 전류 밀도는 약 5.0kA/㎡일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 높은 전류 밀도는 약 15kA/㎡ 이하일 수 있다.In some embodiments, the high current density is a current density that results in at least one of passivation and wear of the electrode. In some embodiments, the high current density may be greater than about 0.5 kA/m 2 . For example, the high current density may be greater than about 1.0 kA/m 2 . High current densities may be greater than about 1.5 kA/m 2 . In some embodiments, the high current density may be greater than about 2.0 kA/m 2 . For example, the high current density may be greater than about 2.5 kA/m 2 . In some embodiments, the high current density may be greater than about 3.0 kA/m 2 . For example, the high current density may be greater than about 3.5 kA/m 2 . In some embodiments, the high current density may be greater than about 4.0 kA/m 2 . For example, the high current density may be greater than about 4.5 kA/m 2 . In some embodiments, the high current density may be about 5.0 kA/m 2 . In some embodiments, the high current density may be about 15 kA/m 2 or less.

전극은 두 코팅층에 의해 코팅될 수 있고, 이의 조합은 특정한 전기화학 분야에서 부동화 및 마모를 제한한다. 코팅층은 코팅의 하나의 도포 또는 하나 초과의 도포를 의미할 수 있다. 2개의 코팅을 가지는 전극의 사용을 통해, 상승작용 효과가 발생할 수 있다. 상승작용 효과는 제1 코팅을 가지는 전극의 성능과 제2 코팅을 가지는 전극의 성능의 합과 비교하여 전극의 최적(예를 들어, 증가한) 성능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 도포는 하기 특징 중 하나 이상을 가질 수 있다: 낮은 pH, 높은 전해질 온도 및 높은 전류 밀도. 제1 코팅층은 산화이리듐과 산화주석의 혼합물을 포함할 수 있고, 제2 층은 산화이리듐과 산화탄탈룸의 혼합물을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 코팅층은, 조합되어, 높은 촉매 활성, 안정성, 더 긴 수명, 더 우수한 성능, 덜 빈번한 전극의 대체로 인한 조작 시 더 적은 정지 시간(down time), 및 비용 유효성을 나타낸다. 몇몇 실시형태에서, 제1 코팅층 및 제2 코팅층 도포에 대한 용액 중 적어도 하나는 용매를 추가로 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제1 코팅층에 대한 용액은 알콜을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 코팅층에 대한 용액은 2-프로판올을 추가로 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 코팅층에 대한 용액은 산을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 코팅층에 대한 용액은 염산을 추가로 포함할 수 있다.Electrodes can be coated by two coating layers, a combination of which limits passivation and wear in certain electrochemical applications. A coating layer may mean one application or more than one application of a coating. Through the use of electrodes with two coatings, a synergistic effect can occur. The synergistic effect may provide optimal (eg, increased) performance of the electrode as compared to the sum of the performance of the electrode having the first coating and the performance of the electrode having the second coating. For example, the application may have one or more of the following characteristics: low pH, high electrolyte temperature, and high current density. The first coating layer may include a mixture of iridium oxide and tin oxide, and the second layer may include a mixture of iridium oxide and tantalum oxide. The first and second coating layers, in combination, exhibit high catalytic activity, stability, longer lifetime, better performance, less down time in operation due to less frequent electrode replacement, and cost effectiveness. In some embodiments, at least one of the solutions for applying the first coating layer and the second coating layer may further comprise a solvent. In some embodiments, the solution for the first coating layer may further comprise an alcohol. For example, the solution for the first coating layer may further comprise 2-propanol. In some embodiments, the solution for the second coating layer may further comprise an acid. For example, the solution for the second coating layer may further include hydrochloric acid.

제1 코팅층은 전극 기판에 직접 도포될 수 있고, 제2 코팅층은 제1 코팅층에 직접 도포될 수 있다. 제1 코팅층 및 제2 코팅층은 부동화 및 전극의 마모 중 적어도 하나를 감소시킬 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제1 코팅층은 전극의 부동화를 감소시킬 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 코팅층은 전극의 마모를 감소시킬 수 있다.The first coating layer may be directly applied to the electrode substrate, and the second coating layer may be applied directly to the first coating layer. The first coating layer and the second coating layer may reduce at least one of passivation and wear of the electrode. In some embodiments, the first coating layer may reduce passivation of the electrode. In some embodiments, the second coating layer can reduce wear of the electrode.

본 명세서에 사용된 바와 같은, "단일 코팅층 전극"은, 이의 표면 중 적어도 하나 이상에, 혼합물을 포함하는 단일 코팅에 의해 코팅된 전극을 의미한다. 단일 코팅은 부동화 및 전극의 마모 중 적어도 하나를 감소시키는 혼합물일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 단일 코팅은 산화이리듐 및 산화주석을 포함하는 혼합물일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 단일 코팅은 본질적으로 산화이리듐 및 산화주석탄탈룸으로 이루어진 혼합물일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 단일 코팅은 산화이리듐 및 산화주석으로 이루어진 혼합물일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 단일 코팅은 산화이리듐 및 산화탄탈룸을 포함하는 혼합물일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 단일 코팅은 본질적으로 산화이리듐 및 산화탄탈룸으로 이루어진 혼합물일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 단일 코팅은 산화이리듐 및 산화탄탈룸으로 이루어진 혼합물일 수 있다. 코팅으로서 제공된 혼합물은 고체 용액, 예를 들어 고체 상태 용액 중에 있을 수 있다. 이 고체 용액에서, 혼합물은 단일 균일 상에 있을 수 있다.As used herein, "single coating layer electrode" means an electrode coated on at least one of its surfaces by a single coating comprising a mixture. The single coating may be a mixture that reduces at least one of passivation and wear of the electrode. In some embodiments, the single coating may be a mixture comprising iridium oxide and tin oxide. In some embodiments, the single coating may be a mixture consisting essentially of iridium oxide and tantalum tin oxide. In some embodiments, the single coating may be a mixture of iridium oxide and tin oxide. In some embodiments, a single coating may be a mixture comprising iridium oxide and tantalum oxide. In some embodiments, a single coating may be a mixture consisting essentially of iridium oxide and tantalum oxide. In some embodiments, the single coating may be a mixture of iridium oxide and tantalum oxide. The mixture provided as a coating may be in a solid solution, for example a solid state solution. In this solid solution, the mixture may be in a single homogeneous phase.

본 명세서에 사용된 바와 같은, "두 코팅층 전극"은, 이의 표면 중 적어도 하나 상에, 제1 코팅층을 제공하도록 혼합물을 포함하는 제1 코팅, 및 제2 코팅층을 제공하도록 제1 코팅을 적어도 부분적으로 코팅하는 제2 코팅에 의해 코팅된 전극을 의미한다. 제1 코팅의 하나 초과의 도포는 원하는 코팅 로딩을 달성하도록 수행될 수 있다. 제2 코팅의 하나 초과의 도포는 원하는 코팅 로딩을 달성하도록 수행될 수 있다. 2개의 코팅은 부동화 및 전극의 마모 중 적어도 하나를 감소시키는 혼합물일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제1 코팅은 전극의 부동화를 감소시킬 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 코팅은 전극의 마모를 감소시킬 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 전극 기판 표면은 혼합물을 포함하는 제1 코팅에 의해 적어도 부분적으로 커버될 수 있다. 제1 코팅은 산화이리듐 및 산화주석을 포함하는 혼합물일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제1 코팅은 본질적으로 산화이리듐 및 산화주석으로 이루어진 혼합물일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제1 코팅은 산화이리듐 및 산화주석으로 이루어진 혼합물일 수 있다. 제1 코팅은 혼합물을 포함하는 제2 코팅에 의해 적어도 부분적으로 커버될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 코팅은 산화이리듐 및 산화탄탈룸을 포함하는 혼합물일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 코팅은 본질적으로 산화이리듐 및 산화탄탈룸으로 이루어진 혼합물일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 코팅은 산화이리듐 및 산화탄탈룸으로 이루어진 혼합물일 수 있다.As used herein, a “two coating layer electrode” refers to at least partially applying, on at least one of its surfaces, a first coating comprising the mixture to provide a first coating layer, and a first coating to provide a second coating layer. It means an electrode coated by a second coating to be coated with. More than one application of the first coating may be performed to achieve the desired coating loading. More than one application of the second coating may be performed to achieve the desired coating loading. The two coatings may be a mixture that reduces at least one of passivation and wear of the electrode. In some embodiments, the first coating can reduce passivation of the electrode. In some embodiments, the second coating may reduce wear of the electrode. In some embodiments, the electrode substrate surface may be at least partially covered by a first coating comprising the mixture. The first coating may be a mixture comprising iridium oxide and tin oxide. In some embodiments, the first coating may be a mixture consisting essentially of iridium oxide and tin oxide. In some embodiments, the first coating can be a mixture of iridium oxide and tin oxide. The first coating may be at least partially covered by a second coating comprising the mixture. In some embodiments, the second coating can be a mixture comprising iridium oxide and tantalum oxide. In some embodiments, the second coating may be a mixture consisting essentially of iridium oxide and tantalum oxide. In some embodiments, the second coating can be a mixture consisting of iridium oxide and tantalum oxide.

몇몇 실시형태에서, 두 코팅층 전극은 전기 전도성 기판, 산화이리듐과 산화주석의 혼합물을 포함하는, 전기 전도성 기판의 표면의 적어도 일부를 커버하는 제1 코팅, 및 산화이리듐과 산화탄탈룸의 혼합물을 포함하는, 제1 코팅의 적어도 일부를 커버하는 제2 코팅을 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 두 코팅층 전극은 본질적으로 전기 전도성 기판, 산화이리듐과 산화주석의 혼합물을 포함하는, 전기 전도성 기판의 표면의 적어도 일부를 커버하는 제1 코팅, 및 산화이리듐과 산화탄탈룸의 혼합물을 포함하는, 제1 코팅의 적어도 일부를 커버하는 제2 코팅으로 이루어질 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 두 코팅층 전극은 전기 전도성 기판, 산화이리듐과 산화주석의 혼합물을 포함하는, 전기 전도성 기판의 표면의 적어도 일부를 커버하는 제1 코팅, 및 산화이리듐과 산화탄탈룸의 혼합물을 포함하는, 제1 코팅의 적어도 일부를 커버하는 제2 코팅으로 이루어질 수 있다.In some embodiments, the two coating layer electrode comprises an electrically conductive substrate, a first coating covering at least a portion of the surface of the electrically conductive substrate, comprising a mixture of iridium oxide and tin oxide, and a mixture of iridium oxide and tantalum oxide , a second coating covering at least a portion of the first coating. In some embodiments, the two coating layer electrodes consist essentially of an electrically conductive substrate, a first coating covering at least a portion of the surface of the electrically conductive substrate comprising a mixture of iridium oxide and tin oxide, and a mixture of iridium oxide and tantalum oxide. and a second coating covering at least a portion of the first coating. In some embodiments, the two coating layer electrode comprises an electrically conductive substrate, a first coating covering at least a portion of the surface of the electrically conductive substrate, comprising a mixture of iridium oxide and tin oxide, and a mixture of iridium oxide and tantalum oxide , a second coating covering at least a portion of the first coating.

전극 기판은 전기 전도성 특성을 가지는 임의의 기판일 수 있다. 전극 기판은 코팅에 대한 지지체로서 작용하기에 충분한 기계적 강도를 가지는 임의의 기판일 수 있다. 전극 기판은 전해조의 내부 환경에 노출될 때 내부식성을 가지는 임의의 기판일 수 있다. 전극 기판은 금속일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 전극 기판은 밸브 금속 또는 이의 합금일 수 있다. 밸브 금속은, 티탄, 바나듐, 지르코늄, 니오븀, 하프늄 및 탄탈륨을 포함하는, 주기율표의 IV족 및 V족의 임의의 전이 금속이다. 몇몇 실시형태에서, 적합한 밸브 금속은 티탄, 지르코늄, 니오븀 및 탄탈륨을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 전극 기판은 바람직하게는 티탄을 포함한다. 티탄은 이의 이용가능성, 화학 특성 및 낮은 비용 때문에 바람직할 수 있다.The electrode substrate may be any substrate having electrically conductive properties. The electrode substrate may be any substrate having sufficient mechanical strength to act as a support for the coating. The electrode substrate may be any substrate that has corrosion resistance when exposed to the internal environment of the electrolyzer. The electrode substrate may be a metal. In some embodiments, the electrode substrate may be a valve metal or an alloy thereof. The valve metal is any transition metal of groups IV and V of the periodic table, including titanium, vanadium, zirconium, niobium, hafnium and tantalum. In some embodiments, suitable valve metals include titanium, zirconium, niobium and tantalum. In some embodiments, the electrode substrate preferably comprises titanium. Titanium may be preferred because of its availability, chemical properties and low cost.

제1 코팅층은 산화이리듐(IrO2)과 산화주석(SnO2)의 혼합물을 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제1 코팅층은 본질적으로 IrO2와 SnO2의 혼합물로 이루어질 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제1 코팅층은 IrO2와 SnO2의 혼합물로 이루어질 수 있다. 코팅에서의 산화이리듐은 원하는 특성, 예를 들어 부동화 또는 전극의 마모의 감소, 또는 코팅층의 수명의 증가가 달성되도록 임의의 중량 농도일 수 있다. 산화이리듐의 중량 농도는 건조된 후(예를 들어, 용매가 증발된 후) 제1 코팅층의 중량과 비교된 산화이리듐의 중량이다. 몇몇 실시형태에서, 산화이리듐의 중량 농도는 30중량% 내지 85중량%의 범위 내이다. 몇몇 양상에서, 산화이리듐의 중량 농도는 45중량% 내지 65중량%의 범위 내이다.The first coating layer may include a mixture of iridium oxide (IrO 2 ) and tin oxide (SnO 2 ). In some embodiments, the first coating layer may consist essentially of a mixture of IrO 2 and SnO 2 . In some embodiments, the first coating layer may consist of a mixture of IrO 2 and SnO 2 . The iridium oxide in the coating can be in any weight concentration such that the desired properties are achieved, for example passivation or reduction in electrode wear, or increase in the lifetime of the coating layer. The weight concentration of iridium oxide is the weight of iridium oxide compared to the weight of the first coating layer after it has dried (eg, after the solvent has evaporated). In some embodiments, the weight concentration of iridium oxide is in the range of 30% to 85% by weight. In some aspects, the weight concentration of iridium oxide is in the range of 45% to 65% by weight.

제2 코팅층은 산화이리듐과 산화탄탈룸의 혼합물(Ta2O5)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 코팅층은 본질적으로 IrO2와 Ta2O5의 혼합물로 이루어질 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 코팅층은 산화이리듐 IrO2와 Ta2O5로 이루어질 수 있다. 산화이리듐은 원하는 특성, 예를 들어 부동화 또는 전극의 마모의 감소가 달성되도록 임의의 중량 농도일 수 있다. 산화이리듐의 중량 농도는 건조된 후 제2 코팅층의 중량과 비교된 산화이리듐의 중량이다. 몇몇 실시형태에서, 산화이리듐의 중량 농도는 40중량% 내지 75중량%의 범위 내이다. 몇몇 양상에서, 산화이리듐의 중량 농도는 약 65중량%이다.The second coating layer may include a mixture of iridium oxide and tantalum oxide (Ta 2 O 5 ). In some embodiments, the second coating layer may consist essentially of a mixture of IrO 2 and Ta 2 O 5 . In some embodiments, the second coating layer may consist of iridium oxide IrO 2 and Ta 2 O 5 . The iridium oxide may be in any weight concentration such that the desired properties, such as passivation or reduction of wear of the electrode, are achieved. The weight concentration of iridium oxide is the weight of iridium oxide compared to the weight of the second coating layer after drying. In some embodiments, the weight concentration of iridium oxide is in the range of 40% to 75% by weight. In some aspects, the weight concentration of iridium oxide is about 65% by weight.

전극 기판은 원하는 표면에 재료의 균일한 또는 실질적으로 균일한 분산을 제공할 수 있는 임의의 도포 공정에 따라 예를 들어 제1 및 제2 코팅층에 의해 도포될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 코팅층은 브러싱, 롤링 또는 스프레이에 의해, 또는 원자 또는 분자 층 증착 등에 의해 전극 기판에 도포될 수 있다. 전극 기판은 열 분해 방법에 따라 제1 및 제2 코팅 혼합물에 의해 코팅될 수 있다.The electrode substrate may be applied, for example, with the first and second coating layers according to any application process capable of providing a uniform or substantially uniform dispersion of material on the desired surface. For example, the first and second coating layers may be applied to the electrode substrate by brushing, rolling or spraying, or by atomic or molecular layer deposition or the like. The electrode substrate may be coated with the first and second coating mixtures according to the thermal decomposition method.

전극 기판은 처음에 코팅의 도포에 준비될 수 있다. 예를 들어, 전극 기판은 코팅층을 수용하도록 또는 코팅층의 부착을 허용할 수 있는 표면을 제공하도록 처리되거나 세정될 수 있다. 전극 기판의 세정은 화학 탈지, 전해 탈지 또는 산화 산에 의한 처리에 의해 수행될 수 있다. 전극 기판은, 오염물질을 제거하거나 최소화하고 기판의 표면에 대한 코팅의 적절한 부착을 방해할 수 있는 높은 표면 조도를 발생시키고, 코팅된 금속 표면에 대한 효과적인 전류 밀도를 낮추어서, 또한 전극 조작 전위를 감소시키기에 적합한 임의의 방법에 의해 준비될 수 있다. 더 길게 살아 있는 애노드는 더 적은 정지 시간 및 전지 유지로 변환되고, 이로써 조작 비용을 줄인다. 예를 들어, 전극 기판은 세정, 샌드 블라스팅, 에칭 및/또는 예비산화 공정에 의해 준비될 수 있다. 전극을 준비시키는 다른 방법은 플라스마 용사, 세라믹 산화물 입자에 의한 용융 용사, 전극 기판에 대한 밸브 금속 층의 용융 용사, 급격한 그릿(grit)에 의한 그릿 블라스팅(grit blasting), 및 어닐링을 포함할 수 있다. 전극 기판의 세정에 코팅을 위한 표면을 준비시키기 위한 기계적 조도화가 후행할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 샌드 블라스팅을 통해 세정을 수행할 때, 이것에 에칭 공정이 후행할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 기계적 조도화 공정은 금속 분말의 미세 입자 혼합물의 프레임 용사 도포일 수 있다.The electrode substrate may initially be prepared for application of the coating. For example, the electrode substrate may be treated or cleaned to receive a coating layer or to provide a surface that may allow attachment of the coating layer. Cleaning of the electrode substrate may be performed by chemical degreasing, electrolytic degreasing or treatment with an oxidizing acid. The electrode substrate removes or minimizes contaminants and produces a high surface roughness that can prevent proper adhesion of the coating to the surface of the substrate, lowering the effective current density to the coated metal surface, and also reducing the electrode manipulation potential. It may be prepared by any method suitable for A longer-lived anode translates into less downtime and battery maintenance, thereby reducing operating costs. For example, the electrode substrate may be prepared by cleaning, sand blasting, etching and/or pre-oxidation processes. Other methods of preparing the electrode may include plasma spraying, melt spraying with ceramic oxide particles, melt spraying of the valve metal layer to the electrode substrate, grit blasting by abrupt grit, and annealing. . The cleaning of the electrode substrate may be followed by mechanical roughening to prepare the surface for coating. In some embodiments, when cleaning is performed through sand blasting, this may be followed by an etching process. In some embodiments, the mechanical roughening process may be a frame spray application of a fine particle mixture of metal powder.

몇몇 실시형태에서, 다공성 산화물 층은 코팅층을 기판에 고정하기 위해 전극 기판에 도포될 수 있다. 예를 들어, 전극 기판은 전기화학 활성 물질의 도포 전에 전극 기판에 프레임 또는 플라스마 용사될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 열 용사된 재료는 전기촉매 활성 입자가 예비도포되는 금속 산화물 또는 금속 질화물로 이루어질 수 있다.In some embodiments, a porous oxide layer may be applied to the electrode substrate to secure the coating layer to the substrate. For example, the electrode substrate may be framed or plasma sprayed onto the electrode substrate prior to application of the electrochemically active material. In some embodiments, the thermally sprayed material may consist of a metal oxide or metal nitride to which the electrocatalytically active particles are pre-applied.

제1 및 제2 코팅층은 생성된 전극에 원하는 특성 또는 효과를 제공하기에 적합한 몰비로 열 분해 방법에 의해 도포될 수 있다. 예를 들어, 원하는 효과 또는 특성은 마모의 감소 및 부동화의 회피 중 하나 또는 둘 다에 의한 연장된 내용 연수일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제1 층에서의 산화이리듐 대 제2 층에서의 산화이리듐의 몰비는 약 1:5 내지 약 5:1일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제1 층에서의 산화이리듐 대 제2 층에서의 산화이리듐의 몰비는 약 1:2 내지 약 2:1일 수 있다. 예를 들어, 제1 층에서의 산화이리듐 대 제2 층에서의 산화이리듐의 몰비는 약 1:1일 수 있다.The first and second coating layers may be applied by a thermal decomposition method in a molar ratio suitable to provide desired properties or effects to the resulting electrode. For example, a desired effect or property may be an extended service life by one or both of reduction in wear and avoidance of passivation. In some embodiments, the molar ratio of iridium oxide in the first layer to iridium oxide in the second layer can be from about 1:5 to about 5:1. In some embodiments, the molar ratio of iridium oxide in the first layer to iridium oxide in the second layer can be from about 1:2 to about 2:1. For example, the molar ratio of iridium oxide in the first layer to iridium oxide in the second layer can be about 1:1.

제1 코팅층을 제1 코팅층의 도포 후에 및 제2 코팅층의 도포 전에 건조시킬 수 있다. 제1 코팅층을 공기 건조시키고 후속하여 제1 퍼니스(furnace)에서 상승 온도 및 제1 코팅층을 건조시키기에 충분한 시간에서 건조시킬 수 있다. 퍼니스는 산소의 공급원을 함유할 수 있다. 예를 들어, 산소의 공급원은 공기일 수 있다. 제1 코팅층을 제1 퍼니스에서 제1 온도에서 제1 기간 동안 건조시키고, 후속하여 제1 또는 제2 퍼니스에서 제2 온도에서 제2 기간 동안 건조시킬 수 있다. 제1 온도 및 제2 온도 중 하나 또는 둘 다는 상승 온도일 수 있다. 상승 온도는 주변 온도 초과 온도의 온도일 수 있다. 주변 온도는 실온 또는 논의 중인 물체를 둘러싼 온도일 수 있다. 일반 주변 온도는 약 20℃ 내지 약 25℃의 범위일 수 있고; 따라서, 소정의 실시형태에서, 상승 온도는 적어도 20℃ 초과이다. 몇몇 실시형태에서, 제1 코팅층을 제1 퍼니스에서 약 80℃ 내지 약 120℃에서 건조시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 코팅층을 제1 퍼니스에서 약 90℃에서 건조시킬 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제1 코팅층을 제1 퍼니스에서 약 5분 내지 약 3시간 동안 건조시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 코팅층을 제1 퍼니스에서 약 5분 내지 60분 동안 건조시킬 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제1 코팅층을 제1 퍼니스에서 약 10분 동안 건조시킬 수 있다. The first coating layer may be dried after application of the first coating layer and before application of the second coating layer. The first coating layer may be air dried and subsequently dried in a first furnace at an elevated temperature and a time sufficient to dry the first coating layer. The furnace may contain a source of oxygen. For example, the source of oxygen may be air. The first coating layer may be dried in a first furnace at a first temperature for a first period of time and subsequently dried in a first or second furnace at a second temperature for a second period of time. One or both of the first temperature and the second temperature may be an elevated temperature. The elevated temperature may be a temperature above ambient temperature. The ambient temperature may be room temperature or the temperature surrounding the object under discussion. Typical ambient temperatures may range from about 20°C to about 25°C; Thus, in certain embodiments, the elevated temperature is at least greater than 20°C. In some embodiments, the first coating layer may be dried in a first furnace at about 80°C to about 120°C. For example, the first coating layer may be dried at about 90° C. in the first furnace. In some embodiments, the first coating layer may be dried in the first furnace for about 5 minutes to about 3 hours. For example, the first coating layer may be dried in the first furnace for about 5 to 60 minutes. In some embodiments, the first coating layer may be dried in the first furnace for about 10 minutes.

이후, 제1 코팅층을 제2 퍼니스에서 건조시킬 수 있다. 제2 퍼니스는 산소의 공급원을 함유할 수 있다. 예를 들어, 산소의 공급원은 공기일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제1 코팅층을 제2 퍼니스에서 약 250℃ 및 약 750℃에서 건조시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 코팅층을 제2 퍼니스에서 약 500℃에서 건조시킬 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제1 코팅층을 제1 퍼니스에서 약 5분 내지 약 3시간 동안 건조시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 코팅층을 제2 퍼니스에서 약 1시간 동안 건조시킬 수 있다. 제1 코팅층의 하나 초과의 도포는 원하는 코팅 로딩을 달성하도록 적용될 수 있다.Thereafter, the first coating layer may be dried in a second furnace. The second furnace may contain a source of oxygen. For example, the source of oxygen may be air. In some embodiments, the first coating layer may be dried at about 250° C. and about 750° C. in a second furnace. For example, the first coating layer may be dried at about 500° C. in the second furnace. In some embodiments, the first coating layer may be dried in the first furnace for about 5 minutes to about 3 hours. For example, the first coating layer may be dried in the second furnace for about 1 hour. More than one application of the first coating layer may be applied to achieve a desired coating loading.

제2 코팅층을 제1 퍼니스에서 제1 온도에서 제1 기간 동안 건조시킬 수 있고, 후속하여 제1 또는 제2 퍼니스에서 제2 온도에서 제2 기간 동안 건조시킬 수 있다. 제1 온도 및 제2 온도 중 하나 또는 둘 다는 상승 온도일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 코팅층을 제1 퍼니스에서 약 80℃ 내지 약 120℃에서 건조시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 코팅층을 제1 퍼니스에서 약 90℃에서 건조시킬 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 코팅층을 제1 퍼니스에서 약 5분 내지 약 3시간 동안 건조시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 코팅층을 제1 퍼니스에서 약 5분 내지 약 60분 동안 건조시킬 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 코팅층을 제1 퍼니스에서 약 10분 동안 건조시킬 수 있다.The second coating layer may be dried in a first furnace at a first temperature for a first period of time and subsequently dried in either the first or second furnace at a second temperature for a second period of time. One or both of the first temperature and the second temperature may be an elevated temperature. In some embodiments, the second coating layer may be dried at about 80° C. to about 120° C. in the first furnace. For example, the second coating layer may be dried at about 90° C. in the first furnace. In some embodiments, the second coating layer may be dried in the first furnace for about 5 minutes to about 3 hours. For example, the second coating layer may be dried in the first furnace for about 5 minutes to about 60 minutes. In some embodiments, the second coating layer may be dried in the first furnace for about 10 minutes.

이후, 제2 코팅층을 제2 퍼니스에서 건조시킬 수 있다. 제2 퍼니스는 산소의 공급원을 함유할 수 있다. 예를 들어, 산소의 공급원은 공기일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 코팅층을 제2 퍼니스에서 약 250℃ 및 약 750℃에서 건조시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 코팅층을 제2 퍼니스에서 약 500℃에서 건조시킬 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 코팅층을 제1 퍼니스에서 약 5분 내지 약 3시간 동안 건조시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 코팅층을 제2 퍼니스에서 약 1시간 동안 건조시킬 수 있다. 제2 코팅층의 하나 초과의 도포는 원하는 코팅 로딩을 달성하도록 적용될 수 있다.Thereafter, the second coating layer may be dried in a second furnace. The second furnace may contain a source of oxygen. For example, the source of oxygen may be air. In some embodiments, the second coating layer may be dried at about 250° C. and about 750° C. in a second furnace. For example, the second coating layer may be dried at about 500° C. in a second furnace. In some embodiments, the second coating layer may be dried in the first furnace for about 5 minutes to about 3 hours. For example, the second coating layer may be dried in the second furnace for about 1 hour. More than one application of the second coating layer may be applied to achieve the desired coating loading.

몇몇 실시형태에서, 코팅층은 약 0.2g/㎡ 내지 약 3.5g/㎡의 두께를 가질 수 있다. 코팅층의 두께는 전극의 치수에 독립적일 수 있다.In some embodiments, the coating layer may have a thickness of from about 0.2 g/m 2 to about 3.5 g/m 2 . The thickness of the coating layer may be independent of the dimensions of the electrode.

전극은 전해조에 설치될 수 잇다. 일 실시형태에서, 전해조는 또한 전류를 전해조의 전극에 공급하기 위한 전력원을 가진다. 몇몇 실시형태에서, 전류의 공급원은 직류 공급원일 수 있다. 전류 방향에서, 1개의 전극은 통상적으로 애노드로 작용하고, 이의 대응물은 통상적으로 캐소드로 작용한다.The electrode may be installed in the electrolyzer. In one embodiment, the electrolyzer also has a power source for supplying current to the electrodes of the electrolyzer. In some embodiments, the source of current may be a direct current source. In the current direction, one electrode typically acts as an anode and its counterpart typically acts as a cathode.

전해조는 시스템의 일부일 수 있다. 예를 들어, 전해조는 폐수 처리 시스템에서 사용될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 전해조는 시립 또는 산업용 폐수 처리 시스템에서 사용될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 전해조는 화학 가공 시스템에서 사용될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 전해조는 산업용 공정수 시스템에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 전해조는 전해질 염소 생성 시스템에서 사용될 수 있다. 상기 시스템은 소금물의 공급원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 시스템은 선박평형수의 공급원을 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 상기 시스템은 물 출구를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 시스템은 음료용 물 출구를 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 상기 시스템은 물 출구에 유동적으로 연결된 물 저장 유닛을 추가로 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 상기 시스템은 오염물질 출구를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 시스템은 염소 용액 출구를 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 염소 용액 출구를 포함하는 시스템은 차아염소산나트륨 용액 출구를 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 상기 시스템은 오염물질 출구에 유동적으로 연결된 오염물질 저장 유닛을 포함할 수 있다.The electrolyzer may be part of the system. For example, an electrolyzer may be used in a wastewater treatment system. In some embodiments, the electrolyzer may be used in municipal or industrial wastewater treatment systems. In some embodiments, the electrolyzer may be used in a chemical processing system. In some embodiments, the electrolyzer may be used in an industrial process water system. For example, an electrolyzer can be used in an electrolytic chlorine production system. The system may include a source of brine. For example, the system may include a source of ballast water. In some embodiments, the system may further comprise a water outlet. For example, the system may include a beverage water outlet. In some embodiments, the system can further include a water storage unit fluidly connected to the water outlet. In some embodiments, the system may further comprise a contaminant outlet. For example, the system may include a chlorine solution outlet. In some embodiments, a system comprising a chlorine solution outlet may comprise a sodium hypochlorite solution outlet. In some embodiments, the system may include a contaminant storage unit fluidly connected to the contaminant outlet.

도 1A 및 도 1B를 참조하면, 두 코팅층 전극이 제공된다. 전극(100)은 기판(101)을 포함한다. 기판(101)은 전기 전도성 특성을 가지는 임의의 기판일 수 있다. 기판(101)은 금속일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 기판(101)은 밸브 금속일 수 있다. 예를 들어, 기판(101)은 티탄, 바나듐, 지르코늄, 니오븀, 하프늄 또는 탄탈륨을 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 기판(101)은 바람직하게는 티탄을 포함한다. 기판(101)은 코팅층의 도포를 위해 준비될 수 있다. 예를 들어, 기판(101)은 코팅층을 수용하도록 또는 코팅층의 부착을 허용할 수 있는 표면을 제공하도록 처리되거나 세정될 수 있다. 기판(101)의 세정은 화학 탈지, 전해 탈지 또는 산화 산에 의한 처리에 의해 수행될 수 있다. 기판(101)은, 오염물질을 제거하거나 최소화하고 기판(101)의 표면에 대한 코팅의 적절한 부착을 방해할 수 있는 높은 표면 조도를 발생시키고, 코팅된 금속 표면에 대한 효과적인 전류 밀도를 낮추어서, 또한 전극 조작 전위를 감소시키기에 적합한 임의의 방법에 의해 준비될 수 있다. 예를 들어, 기판(101)은 세정, 샌드 블라스팅, 에칭 및/또는 예비산화 공정에 의해 준비될 수 있다. 기판(101)을 준비시키는 다른 방법은 플라스마 용사, 세라믹 산화물 입자에 의한 용융 용사, 전극 기판에 대한 밸브 금속 층의 용융 용사, 급격한 그릿에 의한 그릿 블라스팅 및 어닐링을 포함할 수 있다. 기판(101)의 세정에 코팅을 위한 표면을 준비시키기 위한 기계적 조도화가 후행할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 샌드 블라스팅을 통해 세정을 수행할 때, 이것에 에칭 공정이 후행할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 기계적 조도화 공정은 금속 분말의 미세 입자 혼합물의 프레임 용사 도포일 수 있다.1A and 1B, a two-coat electrode is provided. The electrode 100 includes a substrate 101 . The substrate 101 may be any substrate having electrically conductive properties. The substrate 101 may be a metal. In some embodiments, the substrate 101 may be a valve metal. For example, the substrate 101 may include titanium, vanadium, zirconium, niobium, hafnium, or tantalum. In some embodiments, the substrate 101 preferably comprises titanium. The substrate 101 may be prepared for application of the coating layer. For example, the substrate 101 may be treated or cleaned to receive a coating layer or to provide a surface that may allow attachment of the coating layer. The cleaning of the substrate 101 may be performed by chemical degreasing, electrolytic degreasing or treatment with an oxidizing acid. The substrate 101 removes or minimizes contaminants, generates a high surface roughness that can prevent proper adhesion of the coating to the surface of the substrate 101, lowers the effective current density to the coated metal surface, and Electrodes can be prepared by any method suitable for reducing the operating potential. For example, the substrate 101 may be prepared by cleaning, sand blasting, etching and/or pre-oxidation processes. Other methods of preparing the substrate 101 may include plasma spraying, melt spraying with ceramic oxide particles, melt spraying of the valve metal layer to the electrode substrate, grit blasting with abrupt grit and annealing. The cleaning of the substrate 101 may be followed by mechanical roughening to prepare the surface for coating. In some embodiments, when cleaning is performed through sand blasting, this may be followed by an etching process. In some embodiments, the mechanical roughening process may be a frame spray application of a fine particle mixture of metal powder.

기판(101)은 제1 코팅층(102)에 의해 코팅될 수 있다. 제1 코팅층(102)은 기판(101)의 표면의 적어도 일부를 커버할 수 있다. 제1 코팅층(102)은 산화이리듐(IrO2)과 산화주석(SnO2)의 혼합물을 포함할 수 있다. 제1 코팅층(102)은 원하는 특성, 예를 들어 부동화 또는 전극의 마모의 감소가 달성되도록 임의의 중량 농도로 IrO2를 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제1 코팅층(102)에서의 IrO2의 중량 농도는 30중량% 내지 85중량%의 범위 내이다. 몇몇 양상에서, 제1 코팅층(102)에서의 IrO2의 중량 농도는 45중량% 내지 65중량%의 범위 내이다. 제1 코팅층(102)은 임의의 공지된 도포 공정에 의해 기판(101)의 표면에 도포될 수 있다. 예를 들어, 제1 코팅층(102)은 브러싱, 롤링 또는 스프레이에 의해 기판(101)의 표면에 도포될 수 있다. 제1 코팅층(102)은 열 분해 방법에 따라 기판(101)의 표면에 도포될 수 있다.The substrate 101 may be coated with the first coating layer 102 . The first coating layer 102 may cover at least a portion of the surface of the substrate 101 . The first coating layer 102 may include a mixture of iridium oxide (IrO 2 ) and tin oxide (SnO 2 ). The first coating layer 102 may include IrO 2 in any weight concentration such that desired properties, such as passivation or reduction in electrode wear, are achieved. In some embodiments, the weight concentration of IrO 2 in the first coating layer 102 is in the range of 30% to 85% by weight. In some aspects, the weight concentration of IrO 2 in the first coating layer 102 is in the range of 45% to 65% by weight. The first coating layer 102 may be applied to the surface of the substrate 101 by any known application process. For example, the first coating layer 102 may be applied to the surface of the substrate 101 by brushing, rolling, or spraying. The first coating layer 102 may be applied to the surface of the substrate 101 according to a thermal decomposition method.

제1 코팅층(102)은 제2 코팅층(103)에 의해 코팅될 수 있다. 제2 코팅층(103)은 제1 코팅층(102)의 적어도 일부를 커버할 수 있다. 제2 코팅층(103)은 산화이리듐(IrO2)과 산화탄탈룸(Ta2O5)의 혼합물을 포함할 수 있다. 제2 코팅층(103)은 원하는 특성, 예를 들어 부동화 또는 전극의 마모의 감소가 달성되도록 임의의 중량 농도로 IrO2를 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 코팅층(103)에서의 IrO2의 중량 농도는 40중량% 내지 75중량%의 범위 내이다. 몇몇 양상에서, 제2 코팅층(103)에서의 IrO2의 중량 농도는 약 65중량%이다. 제2 코팅층(103)은 브러싱, 롤링 또는 스프레이에 의해 제1 코팅층(102)에 도포될 수 있다. 제2 코팅층(103)은 열 분해 방법에 따라 제1 코팅층(102)에 도포될 수 있다. 제1 및 제2 코팅층은 약 1:5 내지 약 5:1의 몰비로 도포될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 코팅층은 약 1:2 내지 약 2:1의 몰비로 도포될 수 있다.The first coating layer 102 may be coated by the second coating layer 103 . The second coating layer 103 may cover at least a portion of the first coating layer 102 . The second coating layer 103 may include a mixture of iridium oxide (IrO 2 ) and tantalum oxide (Ta 2 O 5 ). The second coating layer 103 may include IrO 2 in any weight concentration such that desired properties, such as passivation or reduction in electrode wear, are achieved. In some embodiments, the weight concentration of IrO 2 in the second coating layer 103 is in the range of 40% to 75% by weight. In some aspects, the weight concentration of IrO 2 in the second coating layer 103 is about 65% by weight. The second coating layer 103 may be applied to the first coating layer 102 by brushing, rolling, or spraying. The second coating layer 103 may be applied to the first coating layer 102 according to a thermal decomposition method. The first and second coating layers may be applied in a molar ratio of about 1:5 to about 5:1. For example, the first and second coating layers may be applied in a molar ratio of about 1:2 to about 2:1.

이제 도 2를 참조하면, 전기화학 시스템이 제공된다. 시스템(200)은 전해조(210)를 포함할 수 있다. 전해조(210)는 상기 기재된 바와 같은 적어도 하나의 전극(100)을 포함할 수 있다. 전극(100)은 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 전극(100)은 애노드이다. 시스템(200)은 전해조(210)에 작동 가능하게 연결된 전력원(230)을 추가로 포함할 수 있다. 전력원(230)은 직류를 전해조(210)에 공급할 수 있다.Referring now to FIG. 2 , an electrochemical system is provided. System 200 may include an electrolyzer 210 . The electrolyzer 210 may include at least one electrode 100 as described above. The electrode 100 may be at least one of an anode and a cathode. In some embodiments, electrode 100 is an anode. System 200 may further include a power source 230 operatively coupled to electrolyzer 210 . The power source 230 may supply direct current to the electrolyzer 210 .

하나 이상의 센서(240)는 전해조(210) 내에 위치할 수 있다. 센서(240)는 시스템(200)의 품질을 측정하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 센서(240)는 시스템의 pH(예를 들어, 전해질의 pH), 시스템의 온도(예를 들어, 전해질의 온도), 전해질의 전도도 및 시스템의 전류 중 하나 이상을 측정하도록 구성될 수 있다. 센서(240)는, 전기적으로 또는 그외 달리, 컨트롤러(250)와 통신하여 시스템의 측정된 특성을 나타내는 신호를 컨트롤러에 제공할 수 있다. 컨트롤러(250)는 하나 이상의 시스템의 특성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(250)는 전력원(230)으로부터 시스템으로의 암페어 수를 제어할 수 있다.One or more sensors 240 may be located within the electrolyzer 210 . The sensor 240 may be configured to measure the quality of the system 200 . In some embodiments, the sensor 240 is configured to measure one or more of the pH of the system (eg, the pH of the electrolyte), the temperature of the system (eg, the temperature of the electrolyte), the conductivity of the electrolyte, and the current of the system. can be The sensor 240 may electrically or otherwise communicate with the controller 250 to provide a signal to the controller indicative of a measured characteristic of the system. The controller 250 may control one or more characteristics of the system. For example, the controller 250 may control the number of amperes from the power source 230 to the system.

이들 실시형태 및 다른 실시형태의 기능 및 이점은 하기 비제한적인 실시예로부터 더 완전히 이해될 것이다. 실시예는 성질상 예시적인 것으로 의도되고, 본 명세서에 기재된 실시형태의 범위를 제한하는 것으로 생각되지 않아야 한다.The functions and advantages of these and other embodiments will be more fully understood from the following non-limiting examples. The examples are intended to be illustrative in nature and should not be construed as limiting the scope of the embodiments described herein.

실시예Example

실시예 1:Example 1:

제1 단일 코팅층 전극을 제조하였다. IrO2 및 SnO2를 포함하는 코팅에 의해 상업용 티탄 등급 2의 기판의 표면을 코팅함으로써 전극을 제조하였다. 티탄 기판을 상업적으로 구입 가능한 알칼리 욕에서 60℃의 온도에서 20분 동안 세정한 후, 탈이온수에 의해 세정하였다. 약 5분 내지 약 60분 동안 공기 건조시킨 후, 기판을 산화알루미늄에 의해 샌드 블라스팅하고, 85℃에서 약 4시간 동안 10% 옥살산에 의해 에칭하고, 550℃에서 2시간 동안 과산화시켰다.A first single coating layer electrode was prepared. Electrodes were prepared by coating the surface of a commercial titanium grade 2 substrate with a coating comprising IrO 2 and SnO 2 . The titanium substrate was cleaned in a commercially available alkaline bath at a temperature of 60° C. for 20 minutes, followed by cleaning with deionized water. After air drying for about 5 to about 60 minutes, the substrate was sandblasted with aluminum oxide, etched with 10% oxalic acid at 85° C. for about 4 hours, and peroxidized at 550° C. for 2 hours.

8.7㎖의 2-프로판올을 첨가하면서 54.8㎖의 물 중에 4.57g의 헥사클로로이리딘산 수화물(H2IrCl6 x 4H2O), 3.58g의 염화제2주석(SnCl4 x 5H2O)을 용해시킴으로써 이리듐과 주석의 염의 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 세정된 기판에 도포하여 건조 기준으로 코트당 1.5g/㎡의 로딩을 달성하였다. 습식 코팅된 기판을 약 20분 동안 공기 건조되게 한 후, 퍼니스에 위치시키고, 여기서 이것을 90℃의 온도에서 10분 동안 및 460℃의 온도에서 15분 동안 가열하였다. 혼합물을 재도포하고, 공기 건조시키고, 상기 기재된 바대로 수회 가열하여, 적어도 5g/㎡의 전체 코팅 로딩을 얻었다. IrO2 및 SnO2를 포함하는 제1 단일 코팅층을 가지는 전극을 달성하였다.Dissolve 4.57 g of hexachloroiridic acid hydrate (H 2 IrCl 6 x 4H 2 O) and 3.58 g of stannous chloride (SnCl 4 x 5H 2 O) in 54.8 ml of water while adding 8.7 ml of 2-propanol A mixture of salts of iridium and tin was prepared. This mixture was applied to the cleaned substrate to achieve a loading of 1.5 g/m 2 per coat on a dry basis. The wet coated substrate was allowed to air dry for about 20 minutes and then placed in a furnace where it was heated at a temperature of 90° C. for 10 minutes and at a temperature of 460° C. for 15 minutes. The mixture was re-applied, air dried and heated several times as described above to obtain a total coating loading of at least 5 g/m 2 . An electrode having a first single coating layer comprising IrO 2 and SnO 2 was achieved.

실시예Example 2: 2:

제2 단일 코팅층 전극을 제조하였다. IrO2 및 Ta2O5를 포함하는 코팅에 의해 상업용 티탄 등급 2의 기판의 표면을 코팅함으로써 전극을 제조하였다. 티탄 기판을 상업적으로 구입 가능한 알칼리 욕에서 60℃의 온도에서 20분 동안 세정한 후, 탈이온수에 의해 세정하였다. 약 5분 내지 약 60분 동안 공기 건조시킨 후, 기판을 산화알루미늄에 의해 샌드 블라스팅하고, 85℃에서 약 4시간 동안 10% 옥살산에 의해 에칭하고, 550℃에서 2시간 동안 과산화시켰다.A second single coating layer electrode was prepared. Electrodes were prepared by coating the surface of a commercial titanium grade 2 substrate with a coating comprising IrO 2 and Ta 2 O 5 . The titanium substrate was cleaned in a commercially available alkaline bath at a temperature of 60° C. for 20 minutes, followed by cleaning with deionized water. After air drying for about 5 to about 60 minutes, the substrate was sandblasted with aluminum oxide, etched with 10% oxalic acid at 85° C. for about 4 hours, and peroxidized at 550° C. for 2 hours.

3.5㎖의 농축 염산을 첨가하면서 61.9㎖의 뷰탄올 중에 6.47g의 헥사클로로이리딘산 수화물(H2IrCl6 x 4H2O), 2.86g의 탄탈륨 클로라이드(TaCl5)를 용해시킴으로써 이리듐과 탄탈륨의 염의 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 세정된 기판에 도포하여 건조 기준으로 코트당 0.5 내지 4.0g/㎡의 로딩을 달성하였다. 습식 코팅된 기판을 약 15분 동안 공기 건조되게 한 후, 퍼니스에 위치시키고, 여기서 이것을 151℃의 온도에서 20분 동안 가열하였다. 혼합물을 재도포하고, 공기 건조시키고, 상기 기재된 바대로 수회 가열하여, 적어도 5g/㎡의 전체 코팅 로딩을 얻었다. IrO2 및 Ta2O5를 포함하는 제2 단일 코팅층을 가지는 전극을 달성하였다.The salt of iridium and tantalum was prepared by dissolving 6.47 g of hexachloroiridic acid hydrate (H 2 IrCl 6 x 4H 2 O), 2.86 g of tantalum chloride (TaCl 5 ) in 61.9 ml of butanol while adding 3.5 ml of concentrated hydrochloric acid. A mixture was prepared. This mixture was applied to cleaned substrates to achieve loadings of 0.5 to 4.0 g/m 2 per coat on a dry basis. The wet coated substrate was allowed to air dry for about 15 minutes and then placed in a furnace where it was heated at a temperature of 151° C. for 20 minutes. The mixture was re-applied, air dried and heated several times as described above to obtain a total coating loading of at least 5 g/m 2 . An electrode having a second single coating layer comprising IrO 2 and Ta 2 O 5 was achieved.

실시예Example 3: 3:

실시예 1 및 2에 따라 제조된 제1 및 제2 단일 코팅층 전극을 60℃의 온도에서 1의 pH로 180g/ℓ의 황산나트륨을 함유하는 전기화학 전지에서 20kA/㎡의 전류 밀도에서 가속 애노드 시효 시험에서 애노드로서 평가하였다. 전해질을 1.5gph(5.67 lph)에서 전지를 통해 순환시켰다. 전지 전압을 매시간 기록하였다.Accelerated anode aging test at a current density of 20 kA/m 2 in an electrochemical cell containing 180 g/l sodium sulfate at a temperature of 60° C. and a pH of 1 for the first and second single coating layer electrodes prepared according to Examples 1 and 2 was evaluated as an anode in The electrolyte was cycled through the cell at 1.5 gph (5.67 lph). The cell voltage was recorded every hour.

제1 및 제2 단일 코팅층 전극은 가속 시효 시험에서 상이한 거동을 나타냈다. 산화이리듐-산화주석 코팅된 전극 및 산화이리듐-산화탄탈룸 코팅된 애노드의 실패 기전은 달랐다. 수명의 종료 시, 도 3에 도시된 바대로, 전지 전압은 산화이리듐-산화탄탈룸 코팅된 전극에서 급하게 상승하고, 전지 전압은 산화이리듐-산화주석 코팅된 전극에서 점진적으로 증가하였다.The first and second single coating layer electrodes showed different behaviors in the accelerated aging test. The failure mechanisms of the iridium oxide-tin oxide coated electrode and the iridium oxide-tantalum oxide coated anode were different. At the end of the life, as shown in FIG. 3 , the cell voltage rapidly increased at the iridium oxide-tantalum oxide coated electrode, and the cell voltage gradually increased at the iridium oxide-tin oxide coated electrode.

이후, 애노드 수명 종료 시 코팅 손실을 측정하였다. 원래의 코팅 로딩과 가속 시효 시험에서의 애노드 실패 후의 코팅 로딩 사이의 차이로서 코팅 손실을 측정하였다. X선 형광(XRF) 합금 분석기에 의해 코팅 로딩을 측정하였다. 표 1에서 볼 수 있는 것처럼, 전극 실패에서의 코팅 손실은 산화이리듐-산화주석 코팅에 대해 약 44%였고, 산화이리듐-산화탄탈룸 코팅에 대해 약 16%였다. 코팅 손실의 양은 산화이리듐-산화탄탈룸 코팅에서보다 산화이리듐-산화주석 코팅에서 약 3배 더 높았다.The coating loss at the end of the anode life was then measured. Coating loss was measured as the difference between the original coating loading and the coating loading after anode failure in the accelerated aging test. Coating loading was measured by an X-ray fluorescence (XRF) alloy analyzer. As can be seen in Table 1, the coating loss at electrode failure was about 44% for the iridium oxide-tin oxide coating and about 16% for the iridium oxide-tantalum oxide coating. The amount of coating loss was about 3 times higher in the iridium oxide-tin oxide coating than in the iridium oxide-tantalum oxide coating.

급격한 전압 증가 및 낮은 기계적 마모율은 산화이리듐-산화탄탈룸 코팅된 애노드의 실패 기전이 부동화를 통한다는 것을 나타낸다. 산화이리듐-산화주석 코팅된 애노드에서의 점진적인 전압 증가 및 실질적인 코팅 손실(대략 44%)은 애노드가 기계적 마모 및 부동화로 인해 실패한다는 것을 나타낸다. 이 결과에 기초하여, 산화이리듐-산화주석 코팅이 부동화에 더 저항적이고, 기판에 도포될 때 보호 층으로 사용될 수 있다는 것이 결론지어질 수 있다. 더 낮은 기계적 마모율을 가지는 산화이리듐-산화탄탈룸 층은 산화이리듐-산화주석 층에 의해 부동화로부터 보호된 제2 층으로 작용할 것이다.The rapid voltage increase and low mechanical wear rate indicate that the failure mechanism of the iridium oxide-tantalum oxide coated anode is through passivation. The gradual voltage increase and substantial coating loss (approximately 44%) at the iridium oxide-tin oxide coated anode indicates that the anode fails due to mechanical wear and passivation. Based on these results, it can be concluded that the iridium oxide-tin oxide coating is more resistant to passivation and can be used as a protective layer when applied to a substrate. The iridium oxide-tantalum oxide layer with lower mechanical wear rate will act as a second layer protected from passivation by the iridium oxide-tin oxide layer.

Figure 112017047550351-pct00001
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실시예 4: Example 4 :

티탄 기판을 가지는 단일 코팅층 전극을 제조하고 산화이리듐-산화주석 코팅의 층, 산화이리듐-산화탄탈룸 코팅의 층, 또는 둘 다에 의해 코팅하였다. 산화이리듐-산화주석 코팅에서의 산화이리듐의 중량 농도는 58%이고, 산화이리듐-산화탄탈룸 코팅에서의 산화이리듐의 중량 농도는 63%였다. 실시예 1 및 2에 기재된 바대로 상응하는 금속 염 전구체의 용액으로부터 열 분해 공정에 의해 코팅을 도포하였다. A single coating layer electrode having a titanium substrate was prepared and coated with a layer of iridium oxide-tin oxide coating, a layer of iridium oxide-tantalum oxide coating, or both. The weight concentration of iridium oxide in the iridium oxide-tin oxide coating was 58%, and the weight concentration of iridium oxide in the iridium oxide-tantalum oxide coating was 63%. The coating was applied by a thermal decomposition process from a solution of the corresponding metal salt precursor as described in Examples 1 and 2.

코팅층 둘 다를 포함하는 두 코팅층 전극을 제조하였다. 제1 층에서의 산화이리듐 대 제2 층에서의 산화이리듐의 몰비는 1:2, 1:1 및 2:1였다. 전극은 모두 33g/㎡의 Ir을 함유하는 코팅을 가졌다. 전극을 60℃의 온도에서 1의 pH를 가지는 180g/ℓ의 황산나트륨을 함유하는 전기화학 전지에서 20kA/㎡의 전류 밀도에서 가속 시효 시험으로 처리하였다. 전해질을 1.5gph(5.67 lph)에서 전지를 통해 순환시켰다. A two-coat electrode comprising both coating layers was prepared. The molar ratios of iridium oxide in the first layer to iridium oxide in the second layer were 1:2, 1:1 and 2:1. The electrodes all had coatings containing 33 g/m 2 of Ir. The electrodes were subjected to an accelerated aging test at a current density of 20 kA/m 2 in an electrochemical cell containing 180 g/l sodium sulfate having a pH of 1 at a temperature of 60°C. The electrolyte was cycled through the cell at 1.5 gph (5.67 lph).

단일 코팅층 전극의 기준화 수명을 시험하였다. 표 2에 기재된 바대로, 산화이리듐-산화탄탈룸 단일 코팅층 전극은 343kA*hr/g(Ir)의 기준화 수명(즉, 버진 코팅에서의 수명)을 가지고, 산화이리듐-산화주석 단일 코팅층 전극은 454kA*hr/g(Ir)의 기준화 수명을 가졌다. 전지의 전기 저항을 모니터링함으로써 전극의 수명을 결정하였다. 전극에 인가된 전류는 일정할 수 있고, 전압의 상승은 전극의 실패를 나타낼 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 전압의 상승은 전압이 증가한다는 점에서 급작스러울 수 있다.The standardized lifetime of single coating layer electrodes was tested. As shown in Table 2, the iridium oxide-tantalum oxide single-coat electrode has a standardized lifetime (ie, lifetime in virgin coating) of 343 kA*hr/g (Ir), and the iridium oxide-tin oxide single-coat electrode has 454 kA It had a standardized lifetime of *hr/g (Ir). The lifetime of the electrodes was determined by monitoring the electrical resistance of the cells. The current applied to the electrode may be constant, and a rise in voltage may indicate failure of the electrode. In some embodiments, the rise in voltage can be abrupt in that the voltage increases.

두 코팅층 전극의 기준화 수명을 또한 시험하였다. 1:2의 제1 코팅층에서의 산화이리듐 대 제2 코팅층에서의 산화이리듐의 몰비의 두 코팅층 전극은 610kA*hr/g(Ir)의 기준화 수명을 가지고, 이것은 산화이리듐-산화탄탈룸의 단일 코팅에 비해 77% 증가이고 산화이리듐-산화주석의 단일 코팅에 비해 34% 증가이다. The standardized lifetime of the two-coat electrode was also tested. A two-coat electrode with a molar ratio of iridium oxide in the first coating layer to iridium oxide in the second coating layer of 1:2 has a standardized lifetime of 610 kA*hr/g (Ir), which is a single coating of iridium oxide-tantalum oxide 77% increase compared to , and 34% increase compared to a single coating of iridium oxide-tin oxide.

식 ((x-y)/y)*100(여기서, x는 두 코팅층 전극 기준화 수명이고, y는 단일 층 전극 기준화 수명임)에 의해 증가를 계산하였다. 1:1의 제1 층에서의 산화이리듐 대 제2 층에서의 산화이리듐의 몰비에서의 두 코팅층 전극은 955kA*hr/g(Ir)의 기준화 수명을 가지고, 이것은 산화이리듐-산화탄탈룸의 단일 코팅에 비해 178% 증가이고 산화이리듐-산화주석 코팅의 단일 코팅에 비해 110% 증가이다. 2:1의 산화이리듐-산화주석: 산화이리듐-산화탄탈룸 몰비에서의 두 코팅층 전극은 664kA*hr/g(Ir)의 기준화 수명을 가지고, 이것은 산화이리듐-산화탄탈룸의 단일 코팅에 비해 93% 증가이고 산화이리듐-산화주석의 단일 코팅에 비해 46% 증가이다.The increase was calculated by the formula ((x-y)/y)*100, where x is the standardized lifetime of the two-coat electrode and y is the standardized lifetime of the single-layer electrode. The two-coat electrode at a molar ratio of iridium oxide in the first layer to iridium oxide in the second layer of 1:1 has a standardized lifetime of 955 kA*hr/g (Ir), which is a single layer of iridium oxide-tantalum oxide. A 178% increase over the coating and a 110% increase over a single coating of the iridium oxide-tin oxide coating. The two-coat electrode at a molar ratio of iridium oxide-tin oxide: iridium oxide-tantalum oxide of 2:1 has a standardized lifetime of 664 kA*hr/g (Ir), which is 93% compared to a single coating of iridium oxide-tantalum oxide. increase and a 46% increase compared to a single coating of iridium oxide-tin oxide.

결과는 1:2, 1:1 및 2:1의 제1 코팅층에서의 산화이리듐 대 제2 코팅층에서의 산화이리듐의 몰비를 가지는 두 코팅층 전극이 산화이리듐-산화주석 및 산화이리듐-산화탄탈룸의 단일 코팅을 가지는 전극보다 더 높은 기준화 수명을 가진다는 것을 나타낸다. 1:1의 제1 코팅층에서의 산화이리듐 대 제2 코팅층에서의 산화이리듐의 몰비를 가지는 전극은 산화이리듐-산화주석 및 산화이리듐-산화탄탈룸의 단일 코팅 둘 다에 비해 더 높은 기준화 수명의 증가를 나타냈다. 두 코팅층 전극은 더 긴 수명, 더 우수한 성능, 전극을 대체할 더 적은 정지 시간 및 더 낮은 비용을 나타낼 수 있다. 2개의 코팅을 가지는 전극의 사용을 통해, 상승작용 효과가 생겼다. 상승작용 효과가 제1 코팅을 가지는 전극의 성능과 제2 코팅을 가지는 전극의 성능의 합과 비교하여 전극의 최적(예를 들어, 증가한) 성능을 제공할 수 있는 것으로 생각된다. 몇몇 실시형태에서, 2개 초과의 코팅층을 전극 기판에 도포할 수 있다.The results show that two coating layer electrodes with molar ratios of iridium oxide in the first coating layer to iridium oxide in the second coating layer of 1:2, 1:1, and 2:1 were formed of iridium oxide-tin oxide and iridium oxide-tantalum oxide. It shows that the electrode has a higher standardized lifetime than the electrode with the coating. An electrode having a molar ratio of iridium oxide in the first coating layer to iridium oxide in the second coating layer of 1:1 has a higher standardized increase in lifetime compared to both single coatings of iridium-tin oxide and iridium-tantalum oxide. showed A two-coat electrode can exhibit longer lifetime, better performance, less downtime to replace the electrode, and lower cost. Through the use of electrodes with two coatings, a synergistic effect has been achieved. It is believed that a synergistic effect may provide optimal (eg, increased) performance of the electrode as compared to the sum of the performance of the electrode having the first coating and the performance of the electrode having the second coating. In some embodiments, more than two coating layers may be applied to the electrode substrate.

Figure 112017047550351-pct00002
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본 개시내용의 몇몇 예시적인 실시형태가 이제 기재되어 있지만, 상기가, 오직 예로서 제시되면서, 단지 예시적이고 제한이 아니라는 것이 당해 분야의 당업자에게 명확해야 한다. 수많은 변형 및 다른 실시형태는 당해 분야의 당업자의 범위 내에 있고, 본 개시내용의 범위 내에 해당하는 것으로 생각된다. 특히, 본 명세서에 제시된 많은 실시예가 방법, 조항 또는 시스템 구성요소의 특정한 조합을 수반하지만, 이 조항 및 이 구성요소가 동일한 목적을 달성하는 다른 방식으로 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.While several exemplary embodiments of the present disclosure have now been described, it should be apparent to those skilled in the art that the foregoing is presented by way of example only, and not limitation. Numerous modifications and other embodiments are considered to be within the scope of those skilled in the art and fall within the scope of the present disclosure. In particular, although many of the embodiments presented herein involve specific combinations of methods, clauses, or system components, it should be understood that these clauses and these components may be combined in other ways to achieve the same purpose.

본 명세서에 기재된 매개변수 및 구성이 예시적이고, 실제 매개변수 및/또는 구성이 본 발명의 시스템 및 기법이 사용되는 특정한 분야에 따라 달라질 것이라는 것을 당해 분야의 당업자는 이해해야 한다. 당해 분야의 당업자는 또한, 단지 일상적 실험을 이용하여, 본 개시내용의 특정한 실시형태에 대한 균등물을 인식하거나 확신할 수 있어야 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시형태가 오직 예로 제시되고, 첨부된 청구항 및 이의 균등물의 범위 내에, 본 발명이 특별히 기재된 것과 달리 실행될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood by those skilled in the art that the parameters and configurations described herein are exemplary, and that actual parameters and/or configurations will vary depending on the particular field in which the systems and techniques of the present invention are used. Those skilled in the art should also recognize, or be able to ascertain using no more than routine experimentation, equivalents to the specific embodiments of the present disclosure. Accordingly, it is to be understood that the embodiments described herein are presented by way of example only, and that, within the scope of the appended claims and their equivalents, the invention may be practiced otherwise than as specifically described.

더구나, 본 개시내용은 본 명세서에 기재된 각각의 특징부, 시스템, 하위시스템 또는 기법에 관한 것이고, 본 명세서에 기재된 2개 이상의 특징부, 시스템, 하위시스템 또는 기법의 임의의 조합은, 이러한 특징부, 시스템, 하위시스템 및 기법이 상호 불일치하지 않는 경우, 청구항에 구현된 바대로 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 고려된다는 것이 또한 이해되어야 한다. 추가로, 조항, 오직 일 실시형태와 조합되어 기재된 구성요소 및 특징부는 다른 실시형태에서 유사한 역할을 배제하도록 의도되지 않는다.Moreover, the present disclosure is directed to each feature, system, subsystem or technique described herein, and any combination of two or more features, systems, subsystems or techniques described herein can be It should also be understood that, in the event of inconsistency between , systems, subsystems and techniques, they are considered to be within the scope of the present disclosure as embodied in the claims. Additionally, clauses, components and features described in combination with only one embodiment are not intended to exclude similar roles in other embodiments.

본 명세서에 사용된 바와 같은, 용어 "복수"는 2개 이상의 항목 또는 성분을 의미한다. 용어 "포함하는", "함유하는", "보유하는", "가지는", "갖는" 및 "수반하는"은, 명세서든 또는 청구항 등이든, 개방 말단 용어이고, 즉 "포함하지만, 이들로 제한되지는 않는"을 의미한다. 따라서, 이러한 용어의 사용은 이후 기재된 항목, 및 이의 균등물, 및 추가적인 항목을 포함하도록 의도된다. 오직 전환 구문 "이루어진" 및 "본질적으로 이루어진"은 청구항과 관련하여 각각 밀폐 또는 반밀폐 전환 구문이다. 청구항 구성요소를 수식하는 청구항에서의 서수 용어, 예컨대 "제1", "제2", "제3" 등의 사용은 자체가 임의의 우선사항, 우선순위 또는 또 다른 청구 구성요소에 대한 일 청구 구성요소의 순서 또는 방법의 작용이 수행되는 시간 순서를 함축하지 않지만, 소정의 명칭을 가지는 일 청구 구성요소를, 그 청구 구성요소를 구별시키기 위한, 동일한 명칭을 가지는(그러나 서수 용어의 사용을 위한) 또 다른 구성요소로부터 구별하는 라벨로서 단지 사용된다.As used herein, the term “plurality” means two or more items or components. The terms “comprising,” “containing,” “having,” “having,” “having,” and “accompanying”, whether in the specification or in the claims, etc., are open-ended terms, i.e., “including, but not limited to. means "not to be". Accordingly, use of these terms is intended to include the items described hereinafter, and equivalents thereof, and additional items. Only the transitional phrases “consisting of” and “consisting essentially of” are closed or semi-closed transitional phrases respectively with respect to the claims. The use of ordinal terms such as "first", "second", "third", etc. in a claim to modify a claim element is itself a claim of any priority, priority or another claim element. It does not imply the order of elements or the chronological order in which the actions of a method are performed, but does not imply a claimed element having a given name, to distinguish the claimed element, having the same name (but for the use of ordinal terminology). ) is used only as a label to distinguish it from another component.

Claims (22)

전극으로서,
전기 전도성 기판;
45중량% 내지 65중량%의 산화이리듐과 산화주석의 혼합물로 이루어진, 상기 전기 전도성 기판의 표면의 적어도 일부를 커버하는 제1 코팅; 및
산화이리듐과 산화탄탈룸의 혼합물로 이루어진, 상기 제1 코팅의 적어도 일부를 커버하는 제2 코팅을 포함하는, 전극
As an electrode,
an electrically conductive substrate;
a first coating covering at least a portion of the surface of the electrically conductive substrate, comprising 45% to 65% by weight of a mixture of iridium oxide and tin oxide; and
an electrode comprising a second coating covering at least a portion of the first coating comprising a mixture of iridium oxide and tantalum oxide
제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 기판은 밸브 금속을 포함하는, 전극.The electrode of claim 1 , wherein the electrically conductive substrate comprises a valve metal. 제2항에 있어서, 상기 밸브 금속은 티탄, 지르코늄, 니오븀 및 탄탈륨으로 이루어진 군으로부터 선택된, 전극.3. The electrode of claim 2, wherein the valve metal is selected from the group consisting of titanium, zirconium, niobium and tantalum. 제3항에 있어서, 상기 밸브 금속은 티탄인, 전극.4. The electrode of claim 3, wherein the valve metal is titanium. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제2 코팅은 40중량% 내지 75중량%의 산화이리듐을 포함하는, 전극.The electrode of claim 1 , wherein the second coating comprises from 40% to 75% by weight iridium oxide. 제7항에 있어서, 상기 제2 코팅은 65중량%의 산화이리듐을 포함하는, 전극.8. The electrode of claim 7, wherein the second coating comprises 65% by weight iridium oxide. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제1 코팅에서의 산화이리듐 대 상기 제2 코팅에서의 산화이리듐의 몰비는 1:2, 1:1 및 2:1로 이루어진 군으로부터 선택된, 전극.The electrode of claim 1 , wherein the molar ratio of iridium oxide in the first coating to iridium oxide in the second coating is selected from the group consisting of 1:2, 1:1 and 2:1. 제10항에 있어서, 상기 제1 코팅에서의 산화이리듐 대 상기 제2 코팅에서의 산화이리듐의 몰비는 1:1인, 전극.11. The electrode of claim 10, wherein the molar ratio of iridium oxide in the first coating to iridium oxide in the second coating is 1:1. 제11항에 있어서, 상기 전극은 상기 제2 코팅의 조성물로 이루어진 단일 층 코팅을 포함하는 전극보다 175% 긴 기준화 수명(normalized life)을 제공하는, 전극.The electrode of claim 11 , wherein the electrode provides a normalized life that is 175% longer than an electrode comprising a single layer coating of the composition of the second coating. 제11항에 있어서, 상기 전극은 상기 제1 코팅의 조성물로 이루어진 단일 층 코팅을 포함하는 전극보다 110% 더 긴 기준화 수명을 제공하는, 전극.The electrode of claim 11 , wherein the electrode provides a standardized lifetime that is 110% longer than an electrode comprising a single layer coating comprised of the composition of the first coating. 제1항에 있어서, 상기 전극은 애노드인, 전극.The electrode of claim 1 , wherein the electrode is an anode. 전극을 제조하는 방법으로서,
45중량% 내지 65중량%의 산화이리듐 및 산화주석으로 이루어진 제1 코팅층을 전기 전도성 기판의 표면의 적어도 일부에 도포하는 단계; 및
산화이리듐 및 산화탄탈룸으로 이루어진 제2 코팅층을 상기 제1 코팅층의 적어도 일부에 도포하는 단계를 포함하는, 전극을 제조하는 방법.
A method of manufacturing an electrode, comprising:
applying a first coating layer comprising 45 wt% to 65 wt% of iridium oxide and tin oxide to at least a portion of the surface of the electrically conductive substrate; and
A method of manufacturing an electrode, comprising the step of applying a second coating layer made of iridium oxide and tantalum oxide to at least a portion of the first coating layer.
제15항에 있어서, 상기 제1 코팅층을 도포하기 전에, 오염물질을 제거하고 상기 표면을 현상(develop)시키도록 전기 상기 전도성 기판을 준비시키는 단계를 추가로 포함하는, 전극을 제조하는 방법.16. The method of claim 15, further comprising, prior to applying the first coating layer, electrically preparing the conductive substrate to remove contaminants and develop the surface. 제15항에 있어서, 상기 제1 코팅층을 도포한 후, 상기 제1 코팅층을 건조시키는 단계를 추가로 포함하는, 전극을 제조하는 방법.The method of claim 15 , further comprising drying the first coating layer after applying the first coating layer. 제15항에 있어서, 상기 제2 코팅층을 도포한 후, 상기 제2 코팅층을 건조시키는 단계를 추가로 포함하는, 전극을 제조하는 방법.The method of claim 15 , further comprising drying the second coating layer after applying the second coating layer. 제15항에 있어서, 상기 제1 코팅에서의 산화이리듐 대 상기 제2 코팅에서의 산화이리듐의 몰비는 1:2 내지 2:1인, 전극을 제조하는 방법.The method of claim 15 , wherein the molar ratio of iridium oxide in the first coating to iridium oxide in the second coating is from 1:2 to 2:1. 전기화학 장치를 제조하는 방법으로서,
전극을 제조하는 단계; 및
상기 전극을 전해조에 설치하는 단계를 포함하되,
상기 전극은,
전기 전도성 기판;
45중량% 내지 65중량%의 산화이리듐과 산화주석의 혼합물로 이루어진, 상기 전기 전도성 기판의 표면의 적어도 일부를 커버하는 제1 코팅; 및
산화이리듐과 산화탄탈룸의 혼합물로 이루어진, 상기 제1 코팅의 적어도 일부를 커버하는 제2 코팅을 포함하는, 전기화학 장치를 제조하는 방법.
A method of making an electrochemical device comprising:
manufacturing an electrode; and
Comprising the step of installing the electrode in the electrolyzer,
The electrode is
an electrically conductive substrate;
a first coating covering at least a portion of the surface of the electrically conductive substrate, comprising 45% to 65% by weight of a mixture of iridium oxide and tin oxide; and
A method of making an electrochemical device comprising a second coating covering at least a portion of said first coating, said second coating comprising a mixture of iridium oxide and tantalum oxide.
전해조를 포함하는 시스템으로서,
전극; 및
상기 전극에 전류를 공급하기 위한 전력원을 포함하되,
상기 전극은,
전기 전도성 기판;
45중량% 내지 65중량%의 산화이리듐과 산화주석의 혼합물을로 이루어진, 상기 전기 전도성 기판의 표면의 적어도 일부를 커버하는 제1 코팅; 및
산화이리듐과 산화탄탈룸의 혼합물로 이루어진, 상기 제1 코팅의 적어도 일부를 커버하는 제2 코팅을 포함하는, 전해조를 포함하는 시스템.
A system comprising an electrolyzer, comprising:
electrode; and
a power source for supplying current to the electrode;
The electrode is
an electrically conductive substrate;
a first coating covering at least a portion of the surface of the electrically conductive substrate, comprising 45% to 65% by weight of a mixture of iridium oxide and tin oxide; and
A system comprising an electrolyzer comprising a second coating covering at least a portion of the first coating comprising a mixture of iridium oxide and tantalum oxide.
제21항에 있어서, 상기 전극은 전해질 중에 액침된, 전해조를 포함하는 시스템.22. The system of claim 21, wherein the electrode is immersed in an electrolyte.
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